Java内存区域与内存溢出异常

• 运行时数据区域
  • 程序计数器
    • 记录当前线程执行的字节码的行号（指令地址）
    • 线程私有
    • 唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError的区域
  • Java虚拟机栈
    • 线程私有
    • Java方法执行的内存模型：方法执行时，会创建一个栈帧，存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
    • 我们平时说的“栈内存”，是指Java虚拟机栈中的局部变量表。变量局部表存储基本数据类型、对象引用类型。
    • 两种异常
      • 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError异常
      • 虚拟机栈动态扩展时，无法申请到足够的内存，抛出OutOfMemoryError异常
  • 本地方法栈
    • 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务
    • 本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务，作用于虚拟机栈相似
    • 抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常
  • Java堆
    • 所有线程共享，存放对象实例
    • 堆内没有内存完成实例分配，并且堆也无法扩展时，抛出OutOfMemoryError异常
  • 方法区
    • 所有线程共享
    • 存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据
    • 方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常
• OutOfMemoryError异常
  • Java堆溢出
    • 代码

    public class HeapOOM {    static class OOMObject {    }    public static void main(String[] args) {        List
            
              list = new ArrayList<>();        while (true) {            list.add(new OOMObject());        }    }}
            

    • 设置虚拟机参数

      -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=C:\Users\xxx\Desktop

    • 异常如下

      Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap spaceat java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:261)at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235)Heap dump file created [28207505 bytes in 0.158 secs]at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227)at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458)at HeapOOM.main(HeapOOM.java:15)

    • 分析异常
      • 将dump下来的堆转储快照文件导入Eclipse Memory Analyzer工具
      • 点击Histogram查看类对象占用的空间大小，如下
        
      • 程序通过不断的创建OOMObject对象，导致堆被迅速的占满，从而出现堆内存溢出
  • 虚拟机栈和本地方法栈溢出
    • 代码

    public class JavaVMStackSOF {    private int stackLength = 1;    public void stackLeak() {        stackLength++;        stackLeak();    }    public static void main(String[] args) {        JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();        try {            oom.stackLeak();        } catch (Exception e) {            System.out.println("stack length：" + oom.stackLength);            e.printStackTrace();        }    }}

    • 虚拟机参数：-Xss128k
    • 异常如下

    Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError	at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:8)	at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:9)	at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:9)	at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:9)	at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:9)	at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:9)........

  • 方法区和运行时常量池溢出
    • 代码

    public class RuntimeConstantPoolOOM {    public static void main(String[] args) {        List
            
              list = new ArrayList<>();        int i = 0;        while (true) {            list.add(String.valueOf(i++).intern());        }    }}
            

    • 虚拟机参数：-Xms10m -Xmx10m
    • 异常如下

    Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space	at java.lang.Integer.toString(Integer.java:403)	at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)	at RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:12)